(57)【要約】【課題】本体（メータ）側と指針側との電接を２極で行い、構成を簡素化したままで、指針内の照明用光源を個別に制御することが可能な自発光指針駆動装置を提供する。【解決手段】指針部とメータ部との間を電源線３２およびＧＮＤ線３２の２極で電接し、複数のＬＥＤ等の照明用光源２３の点灯／消灯を制御する制御信号を、メータ部の発光素子２１ａと指針部の受光素子２１ｂとの間で光信号により送信する。回転軸を中心に、発光素子２１ａより外側を円筒状に囲む反射部材３３を設けるとよい。発光素子２１ａから出射される光信号は、反射部材３３で反射し、指針部の回転により移動する受光素子２１ｂに入射する。【選択図】図１
2005061920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用光源を複数備え、少なくとも一つの前記照明用光源の点灯により発光する指針部と、該指針部を回転軸により回転可能に支持するメータ部と、前記メータ部と前記指針部との間の電接として前記照明用光源に電源供給する電源線およびＧＮＤ線と、を有する自発光指針駆動装置であって、
前記メータ部は、
前記複数の照明用光源の点灯／消灯を制御する制御信号を光信号に光電変換し、前記指針部に向けて出射する発光素子を有し、
前記指針部は、
前記発光素子により出射された光信号を受光し、該光信号を前記制御信号に光電変換する受光素子と、
前記受光素子により光電変換された制御信号に基づき、前記複数の照明用光源を個別に駆動するドライバ回路と、
を有することを特徴とする自発光指針駆動装置。
【請求項２】
前記回転軸を中心に円筒状に形成され、その内側に前記発光素子が配置される反射部材をさらに有し、
前記反射部材の内面は、
前記発光素子から出射される光信号を、前記指針部の回転により移動する前記受光素子に、一定量以上の光量で入射させる反射面を構成していることを特徴とする請求項１記載の自発光指針駆動装置。
【請求項３】
前記照明用光源は、前記光信号により前記メータ部から送信される前記制御信号を基に、前記ドライバ回路によりＰＷＭ駆動されることを特徴とする請求項１または２記載の自発光指針駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メータ本体に、発光素子を備える指針が取り付けられており、指針側への電接が２極である自発光指針駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車輌には、車輌速度等の計測値を、文字盤上の指針の移動により運転者に認識させるメータが搭載されている。運転者は、夜間でも当該メータから上記計測値を認識する必要があるため、メータは、点灯する必要がある。その場合、視認性の良さから指針自体を発光させる手法が提案されている。
【０００３】
この手法は、指針内のＬＥＤ等の発光素子を点灯させるため、指針側に給電する必要がある。特許文献１は、指針を駆動するモータの駆動軸を中心にして、渦巻いてなるＦＰＣ（フレキシブルプリント配線）を設けて、指針に給電する方法を開示している。
【特許文献１】特開平１０−３００５２９号公報（第２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、指針内に複数の発光素子を設け個別に制御する場合には、３系統以上の電接を本体側と指針側との間に形成しなければならなかった。仮に、上述したような自発光型指針への給電を２極の電接で行うと、輝度バランス可変、各発光素子の独立制御ができなくなってしまっていた。しかしながら、３系統以上の電接を形成することは、構造上、小型化が困難となり、構成が複雑になるため、実用化が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、本体（メータ）側と指針側との電接を２極で行い、構成を簡素化したままで、指針内の発光素子を個別に制御することが可能な自発光指針駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、図１に示すように、照明用光源２３を複数備え、少なくとも一つの前記照明用光源２３の点灯により発光する指針部と、該指針部を回転軸により回転可能に支持するメータ部と、前記メータ部と前記指針部との間の電接として前記照明用光源２３に電源供給する電源線３２およびＧＮＤ線３２と、を有する自発光指針駆動装置であって、前記メータ部は、前記複数の照明用光源２３の点灯／消灯を制御する制御信号を光信号に光電変換し、前記指針部に向けて出射する発光素子２１ａを有し、前記指針部は、前記発光素子２１ａにより出射された光信号を受光し、該光信号を前記制御信号に光電変換する受光素子２１ｂと、前記受光素子２１ｂにより光電変換された制御信号に基づき、前記複数の照明用光源２３を個別に駆動するドライバ回路２２と、を有することを特徴としている。
【０００７】
したがって、請求項１記載の発明によれば、指針部とメータ部との間を電源線３２およびＧＮＤ線３２の２極で電接し、複数のＬＥＤ等の照明用光源２３の点灯／消灯を制御する制御信号を、発光素子２１ａと受光素子２１ｂとの間で光信号により送信することにより、指針部とメータ部との間の有線部（給電）を２線で構成することで、構成を簡素化することができ、容易に設計することができる。また、２極の電接でも指針部の複数の照明用光源２３に対して、例えば全消灯、個別消灯、全点灯の制御を行うことにより、指針長可変等を行うことができ、指針に機能を持たせることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回転軸を中心に円筒状に形成され、その内側に前記発光素子２１ａが配置される反射部材３３をさらに有し、前記反射部材３３の内面は、前記発光素子２１ａから出射される光信号を、前記指針部の回転により移動する前記受光素子２１ｂに、一定量以上の光量で入射させる反射面を構成していることを特徴としている。
【０００９】
したがって、請求項２記載の発明によれば、回転軸を中心に、発光素子２１ａより外側を円筒状の反射部材３３で囲んだことにより、指針部が回転して受光素子２１ｂが移動しても、メータ部の発光素子２１ａからの光通信が途絶えることがない。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記照明用光源２３は、前記光信号により前記メータ部から送信される前記制御信号を基に、前記ドライバ回路２２によりＰＷＭ駆動されることを特徴としている。
【００１１】
したがって、請求項３記載の発明によれば、指針部の照明用光源２３をＰＷＭ駆動することにより、輝度のバランス可変を行うことができ、フェード制御することもできる。また、指針部に発光色の異なる複数の照明用光源２３を備え、各照明用光源２３の輝度バランスを制御することにより、中間色を表現することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、指針部とメータ部との間を電源線およびＧＮＤ線の２極で電接し、複数のＬＥＤ等の照明用光源の点灯／消灯を制御する制御信号を、発光素子と受光素子との間で光信号により送信することにより、指針部とメータ部との間の有線部（給電）を２線で構成することで、構成を簡素化することができ、容易に設計することができる。また、２極の電接でも指針部の複数の照明用光源に対して、例えば全消灯、個別消灯、全点灯の制御を行うことにより、指針長可変等を行うことができ、指針に機能を持たせることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、回転軸を中心に、発光素子より外側を円筒状の反射部材で囲んだことにより、指針部が回転して受光素子が移動しても、メータ部の発光素子からの光通信が途絶えることがない。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、指針部の照明用光源をＰＷＭ駆動することにより、輝度のバランス可変を行うことができ、フェード制御することもできる。また、指針部に発光色の異なる複数の照明用光源を備え、各照明用光源の輝度バランスを制御することにより、中間色を表現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施形態における自発光指針駆動装置の構成を示す指示方向における断面図である。当該自発光指針駆動装置は、メータ側と指針側とからなる。メータ側には、発光素子２１ａを実装したメータ側電子基板２０ａ、ステッピングモータ３１が備わっている。指針側には、受光素子２１ｂ、ドライバ回路２２を実装した指針側電子基板２０ｂ、円柱状の軸を持つ指針受け部材１２が備わっている。指針受け部材は、指針１０およびＬＥＤ２３を固定している。ＬＥＤ２３は、指針側電子基板２０ｂに接続している。指針側電子基板２０ｂ、指針受け部材１２、ＬＥＤ２３、および指針１０の固定側部分は、指針キャップ１１に覆われている。
【００１７】
メータ側と指針側との間には、指針側電子基板２０ｂに対応する部分が切れている文字盤７が備えられている。この切れている文字盤７の端には、指針側電子基板２０ｂとメータ側電子基板２０ａとの間の空間を囲う円筒状の反射部材３３が備えられている。
【００１８】
メータ側と指針側とは、ステッピングモータ３１の回転軸と、指針受け部材１２の円柱状の軸とが嵌合して、結合されている。この嵌合部分の周囲には、ひげゼンマイ３２が配置されている。
【００１９】
ステッピングモータ３１は、パルス信号の入力によりある一定角度回転するモータであり、パルス信号の入力数によって回転する角度を調整することができる。なお、指針１０を回転させるモータとしてはステッピングモータ３１に限るものではないが、フィードバック制御を必要としない点で構成を簡素化することができる。
【００２０】
指針１０は、ステッピングモータ３１の回転角度に応じて回転し、文字盤７に付された目盛りおよび指標と関連付けて、速度や燃料残量等の計測量を表示する。また、指針１０は、ＬＥＤ２３の点灯により発光状態となる。ＬＥＤ２３は、複数設けることができる。その場合、発光色の異なるものを設けることができる。ＬＥＤ２３の詳細については後述する。ひげゼンマイ３２は、メータ側から指針側へ給電するための極細の金属配線である。ひげゼンマイ３２は、電源線用とＧＮＤ線用とで２個設けられる。なお、ひげゼンマイ３２の代わりにＦＰＣ（フレキシブルプリント配線）を用いてもよい。
【００２１】
発光素子２１ａは、文字盤７への漏洩光対策が不要な不可視光を出射する赤外線発光ダイオード等を用いるとよい。また、発光素子２１ａは、メータ側電子基板２０ａ上に複数設けてもよい。発光素子２１ａは、メータ側電子基板２０ａに実装された図示しないマイコン２４により制御される。
【００２２】
受光素子２１ｂは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、Ｃｄｓセル等を用いるとよい。また、受光素子２１ｂは、発光素子２１ａに対向する位置に設けられ、指針側電子基板２０ｂ上に複数設けてもよい。受光素子２１ｂは、端子側電子基板２０ｂに実装されたドライバ回路２２により制御される。
【００２３】
マイコン２４は、外部から速度信号等を受信し、それに対応したパルス信号を生成してステッピングモータ３１を駆動する。また、ＬＥＤ２３を通じた指針１０の発光制御をするために、ドライバ回路２２との通信機能が備わっており、内蔵する通信インタフェースから発光素子２１ａに通信信号を出力する。ドライバ回路２２も、マイコン２４との通信機能が備わっており、受光素子２１ｂが検出した通信信号を、内蔵する通信インタフェースから取り込む。また、当該通信信号を基にＬＥＤ２３を制御する。
【００２４】
円筒状の反射部材３３は、その内面が発光素子２１ａの出射する光を反射する反射面となっている。発光素子２１ａと受光素子２１ｂとの間の通信感度が必要な場合には、上記反射面にアルミ蒸着等の加工を施してもよい。
【００２５】
図１（ｂ）は、本発明の実施形態における自発光指針駆動装置のメータ側発光面を上面視した断面図である。図１（ｃ）は、本発明の実施形態における自発光指針駆動装置の指針側受光面を上面視した断面図である。図１（ｂ）に示すように、発光素子２１ａは、ある範囲の角度（指向角）を持って光を出射する。ある角度で出射した光は、反射部材３３の内側反射面で反射を繰り返し、図１（ｃ）に示すように、指針側電子基板２０ｂの下面に到達する。なお、発光素子２１ａは、出射した光が指針側電子基板２０ｂの下面全体に到達できるように、広角のものを使用する。
【００２６】
指針側電子基板２０ｂの下面全体に光が到達するため、指針１０が回転して受光素子２１ｂが回転しても安定した通信が可能である。よって、発光素子２１ａが出射した光は、直接または反射部材３３の内側反射面で反射を繰り返し、受光素子２１ｂへ入射されることになる。
【００２７】
次に、本発明の実施形態における自発光指針駆動装置の回路構成について説明する。図２は、本発明の実施形態における自発光指針駆動装置の回路図である。当該回路は、メータ（メイン）側電子基板２０ａと指針側電子基板２０ｂとからなる。これらの電子基板２０ａ，２０ｂ間は、２個のひげゼンマイ３２（電源線用，ＧＮＤ線用）で電気的に接続されている。
【００２８】
メイン側電子基板２０ａには、マイコン２４、インバータ２５、スイッチ素子２６、発光素子２１ａ、および抵抗Ｒ１が配置される。指針側電子基板２０ｂには、ドライバＩＣ２２、受光素子２１ｂ、および抵抗Ｒ２が配置される。
【００２９】
マイコン２４は、ＬＥＤ２３を制御するための信号をドライバＩＣ２２に送信するために、内蔵する通信インタフェースからディジタル（２値）の通信信号を出力する。インバータ２５は、当該通信信号を反転し、スイッチ素子２６のトリガに印加する。なお、スイッチ素子２６は、トランジスタ、ＦＥＴ等を用いるとよい。
【００３０】
スイッチ素子２６は、インバータ２５のＨｉレベル／Ｌｏレベル信号に応じてオン／オフする。スイッチ素子２６のオン時は、抵抗Ｒ１および発光素子２１ａに電流が通電し、発光素子２１ａが発光する。抵抗Ｒ１は、発光素子２１ａを流れる電流を調整するためのものである。発光素子２１ａから出射する光は、スイッチ素子２６のオン／オフに対応したディジタル的な信号である。
【００３１】
受光素子２１ｂ（図２ではフォトトランジスタ）は、発光素子２１ａから出射された光を検出すると、オンする。ドライバＩＣ２２の通信インタフェースには、受光素子２１ｂのオフ時に抵抗Ｒ２を介した電圧（Ｈｉレベル）が入力され、受光素子２１ｂのオン時にＧＮＤレベルが（Ｌｏレベル）が入力される。
【００３２】
したがって、インバータ２５を設けないと、マイコン２４の通信インタフェースから出力される通信信号と、Ｈｉ／Ｌｏ逆の信号がドライバＩＣ２２の通信インタフェースに入力されることになる。そこで、図２においてはインバータ２５を設置しているが、マイコン２４内で反転信号を生成して出力すれば、インバータ２５を省略することができる。
【００３３】
ドライバＩＣ２２は、通信インタフェースから入力された通信信号を解読して、ＬＥＤ２３を制御する。図２においては指針１０内に複数のＬＥＤ２３が設置されている例を示している。このＬＥＤ２３群は、電源線に接続している。各ＬＥＤ２３からは、ドライバＩＣ２２のＧＮＤ線に繋がる配索がなされている。各ＬＥＤ２３からＧＮＤ線への各配線には、スイッチ素子が接続されている。当該スイッチ素子は、ドライバＩＣ２２内に半導体素子で設けるとよい。
【００３４】
ドライバＩＣ２２は、上記通信信号を解読して、上記各スイッチ素子をオンオフ制御する。また、当該各スイッチ素子をＰＷＭ制御によるデューティ駆動して、輝度調整したり、消費電力を低減したりすることもできる。このように、複数のＬＥＤ２３が設置される場合も、各ＬＥＤ２３を独立に制御して指針１０の発光状態を調整することができる。
【００３５】
図３は、指針内にＬＥＤを複数配置した実施例を示す外観図である。図３（ａ）は、複数のＬＥＤ２３を配置した指針１０の上面図であり、図３（ｂ）は、側面図である。ＬＥＤ２３群は、図示しない電源線から給電される。各ＬＥＤ２３は、図示しないスイッチ素子を介してＧＮＤ線に接続している。当該スイッチ素子がオンすると点灯し、オフすると消灯する。このように、各ＬＥＤ２３ごとに点灯／消灯が可能であるため、全消灯、個別消灯、全点灯、個別輝度バランス可変等の制御が可能となる。
【００３６】
例えば、マイコン２４に外部から入力される速度等の計測データに応じて、右端から任意の数のＬＥＤ２３を点灯するといったレベル表示が可能である。また、交互に異なる色（例えば、赤，緑）のＬＥＤ２３を配置し、それぞれをＰＷＭ制御することで中間色を表示する指針１０を作成することも可能である。
【００３７】
図４は、指針内に２つのＬＥＤを設けた実施例を示す断面図である。図４（ａ）は、当該指針１０の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＡ−Ａで切断した断面図である。指針１０は、異なる色の２つのＬＥＤ２３（例えば、赤，青）を備え、仕切板１３で仕切られている導光路１５を光揮する。これらは、カバー１７により覆われており、カバー１７には、導光路１５を露出するためのスリット１５がある。
【００３８】
また、導光路１５の光を拡散させるための拡散板１６が設けられ、片方のＬＥＤ２３しか点灯しない場合でも、スリット１５から十分な光量を取り出すことができる。拡散板１６と反対面にはホットスタンプ１８が施され、拡散板１６により拡散された光をスリット１５方向に出射させる。このような指針内１０のＬＥＤ２３をデューティ比の可変制御も含めて、個別に制御することにより、中間色の表現も可能である。
【００３９】
なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示したものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００４０】
例えば、図４に示すような指針１０内に赤、緑、青の３つのＬＥＤ２３を設置して、個別制御してもよい。３原色のＬＥＤ２３を設置することにより、所望の発光色を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態における自発光指針駆動装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における自発光指針駆動装置の回路図である。
【図３】指針内にＬＥＤを複数配置した実施例を示す外観図である。
【図４】指針内に２つのＬＥＤを設けた実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
７    文字盤
１０    指針
１１    指針キャップ
１２    指針受け部材
２０ａ    メータ側電子基板
２０ｂ    指針側電子基板
２１ａ    発光素子
２１ｂ    受光素子
２２    ドライバ回路
２３    ＬＥＤ（照明用光源）
３１    ステッピングモータ
３２    ひげゼンマイ
３３    反射部材
【図１】
2005061920.tif 000003
【図２】
2005061920.tif 000004
【図３】
2005061920.tif 000005
【図４】
2005061920.tif 000006